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RNA 조절로 노화 속도 제어...장수 유도 비밀 밝혀
Bio통신원(KAIST)
- 등록2025.08.18
- 조회777
KAIST-연세대-KRIBB, RNA 품질 관리하는 ‘PELOTA 단백질’ 통한 노화 속도 제어 가능 세계 최초 규명
비정상적인 mRNA를 제거하는 리보솜 기반 mRNA 품질 관리가 장수 유도에 핵심 역할을 한다는 사실 밝혀
향후 노화 및 노화 관련 질환의 새로운 치료 전략 제시
노화가 진행되면 세포 내 DNA 및 단백질 품질이 저하되며, 이는 다양한 퇴행성 질환의 원인이 된다고 알려져 있다. 하지만 RNA 수준에서 노화와의 연관성은 명확히 규명되지 않은 상태였다. 한국 연구진이 RNA 품질 관리에 관여하며 비정상적인 mRNA의 제거에 필수적인 리보솜 품질 관리 인자인 ‘PELOTA(펠로타) 단백질’이 노화를 늦추고 장수를 유도하는 핵심 조절자임을 밝혀냈다. 이 연구는 향후 인간 노화와 퇴행성 뇌 질환에 대한 치료 전략에 새로운 전환점을 제공할 것으로 기대된다.
KAIST(총장 이광형)는 생명과학과 이승재 교수팀(RNA 매개 건강 장수 연구센터)이 연세대(총장 윤동섭) 서진수 교수팀, 국가과학기술연구회(NST 이사장 김영식) 산하 한국생명공학연구원(KRIBB, 원장 권석윤) 이광표 박사팀과 공동연구를 통해, 리보솜 품질 관리에 중요한 ‘PELOTA*’단백질이 노화의 속도를 조절함을 발견했다고 18일 밝혔다.
*PELOTA: mRNA가 리보솜에서 단백질로 번역되는 과정에서 발생하는 에러를 감지하고 해결해 세포의 번역 항상성의 유지에 핵심 기능을 수행
그동안 RNA, 특히 mRNA는 단백질 합성을 위한 중간 산물에 불과하다는 인식이 강했다. DNA에 비해 불안정하고 수명이 짧아 정량적 분석이나 장기적 추적 연구가 어려웠기 때문이다. 이러한 한계로 인해 RNA 자체의 생리적·기능적 역할에 대한 연구는 상대적으로 부족했다.
연구팀은 먼저 수명이 짧아 노화 연구에 널리 사용되는 예쁜꼬마선충을 활용해, 리보솜 품질 관리 인자 PELOTA가 장수에 필수적임을 발견했다. 특히, 정상 선충에서 PELOTA를 과발현했을 때는 수명이 연장돼, 비정상적인 mRNA의 제거에 중요한 리보솜 기반 품질 관리가 장수 유도에 필요하다는 것을 보여줬다.
또한, 리보솜 품질 관리 시스템은 노화와 생체 내 에너지 대사 조절에 중요한 세포가 영양 상태나 성장 신호를 감지해 성장, 단백질 합성, 자가포식 등을 조절하는 경로인 ‘mTOR 신호 전달계’와 세포가 불필요하거나 손상된 성분을 스스로 분해하고 재활용하는 과정으로, 세포의 청소와 재활용 시스템인 ‘자가포식(autophagy) 경로’를 함께 조절한다는 사실을 밝혔다.
PELOTA가 결핍되면 mTOR가 비정상적으로 활성화되고 자가포식 기능이 억제되어 노화가 촉진되는 반면, PELOTA를 활성화하면 mTOR 억제 및 자가포식 유도를 통해 세포 항상성을 유지하며 수명을 연장할 수 있었다.
특히 주목할 점은 이 발견이 생쥐와 인간에게도 보존돼 있으며, PELOTA의 결손이 근육 노화 및 알츠하이머병을 유발할 수 있음을 시사하는 결과를 보여줬다.
따라서 이는 이번 PELOTA와 리보솜 기반 품질 관리에 관한 연구가 인간 노화와 퇴행성 뇌 질환에 대한 치료 전략 수립에도 이바지할 수 있음을 의미한다.
이번 연구를 주도한 KAIST 생명과학과 이승재 교수는 “지금까지 DNA 및 단백질 수준에서의 품질 관리와 노화의 연관성은 잘 알려져 있었지만, RNA 수준의 품질 관리 시스템이 수명 조절에 기능적으로 관여한다는 분자적 증거는 매우 드물었다”라며, “이번 연구는 비정상적인 RNA 제거가 노화 조절 네트워크의 핵심축 중 하나임을 보여주는 강력한 근거를 제시한 것”이라고 전했다.
이번 연구는 KAIST 생명과학과 이종선 박사, 김은지 박사와 KRIBB 이보라 박사, 연세대학교 이혜인 박사가 공동 제1 저자로 참여해 세계적인 과학학술지‘PNAS’에 지난 8월 4일 날짜로 게재됐다.
※논문명: Pelota-mediated ribosome-associated quality control counteracts aging and age-associated pathologies across species
한편, 이번 연구는 한국연구재단 리더연구과제의 지원을 받았다.
□ 연구개요
1. 연구 배경
노화가 진행되면 세포 내 DNA 및 단백질 품질이 저하되며, 이는 다양한 퇴행성 질환의 원인이 된다. 추가로 세포는 비정상 mRNA를 제거하기 위한 품질 관리 시스템을 갖추고 있지만, 이러한 품질관리 시스템이 노화와 어떻게 연관되는지는 명확히 밝혀지지 않았다. 본 연구는 RNA 품질 관리에 관여하는 리보솜 품질관리 인자 PELOTA 단백질이 노화 및 장수에 어떤 역할을 하는지를 규명하고자 하였다.
2. 연구 내용
본 연구에서는 RNA 수준의 품질 관리, 특히 리보솜 기반 mRNA 품질 관리 기전이 노화 조절에 핵심적인 역할을 한다는 사실을 규명하였다. 연구팀은 모델 생물 예쁜꼬마선충에서 리보솜 품질 관리 단백질인 PELOTA가 장수 돌연변이에서 활성이 높아지며, 해당 인자를 제거할 경우 수명 연장 효과가 소실된다는 것을 발견하였다. 반대로 이 단백질을 과발현하면 정상 개체에서도 수명이 연장되어, 리보솜 품질 관리 기전이 장수 유도에 필수적이고 충분한 인자임을 입증하였다. 또한 리보솜 품질 관리 인자는 mTOR 신호전달 체계 및 자가포식 활성을 조절해 세포 항상성을 유지하며, 이는 포유류 및 인간 세포에서도 보존된 기전임이 밝혀졌다. 특히 PELOTA의 결손이 노화 및 알츠하이머 유사 병리와 연결된다는 점은, 본 기전이 인간 노화 및 퇴행성 질환 연구에도 적용될 수 있음을 시사한다.
3. 기대 효과
이번 연구는 RNA 수준에서의 품질 관리 기전이 노화 조절에 핵심적인 역할을 한다는 분자적 근거를 제시함으로써, 기존의 DNA 및 단백질 중심 노화 연구를 넘어 새로운 연구 방향을 제시하였다. 특히 리보솜 품질 관리 인자인 PELOTA가 수명 연장과 노화 억제에 직접적으로 기여한다는 사실은, 해당 인자를 표적으로 하는 노화 조절 및 퇴행성 질환 치료 전략 개발의 가능성을 열었다. 또한 이 기전이 인간 세포에서도 보존된다는 점에서, 장기적으로는 건강 수명 연장, 알츠하이머병 등 노인성 질환의 예방 및 치료를 위한 기반 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
그림 1. 연구 요약 [사진=KAIST]
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